CN103220018B - 一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法 - Google Patents

一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法 Download PDF

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一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法，属于电力载波的技术领域。包括前端低噪声放大器，有源带通滤波，可编程增益放大器，模数转换单元和自动增益控制单元；输入载波信号经过前端低噪声放大器先对输入的信号进行低噪声放大，带通滤波后，获得信噪比较高的载波信号；再通过可编程增益放大器对载波信号进行放大，可编程增益放大器初始增益值设置为预置参考范围的最大值，对输入的载波信号进行放大后，再进行模数转化，对转化后的载波信号进行采样，并将获取采样信号进行中值滤波，获取载波信号平均强度；根据载波信号平均强度与预置参考值范围的差来调整可编程增益放大器增益的大小。

Description

一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法
技术领域
本发明涉及一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法，属于电力载波的技术领域。
背景技术
在电力线通信***中，载波信号在传输时，由于通信节点安装距离的随机性、电力线衰减得随机性和电力线负载的随机变化等因素的影响，从外部接收到的载波信号强弱会实时发生变化，这使得接收端接收到的载波信号电平也实时发生变化，载波信号电平的稳定与否直接影响着载波通信***的传输质量。现有技术中，在对实时载波信号进行检测时，当检测到有载波信号在电力线上传输，电力线通信设备就转入载波信号的传送和处理过程，通信设备接收到的信号变化范围很大，最强与最弱的信号之间可能相差几十分贝，不利于模数转换；而且自动增益控制单元接收信号变化很大，根据预置的调整来改变可编程放大器的增益（即使用固定步长调整方法），当可编程放大器的增益需要较大的改变时，自动增益控制单元需要进行多次调整，使自动增益控制单元的调整时间非常长。通用的电力载波通信信号的接收滤波放大器的增益是不能实时调整的，而且载波信号在电力线中传输会有衰减并会受到噪声干扰，导致电力线中两通信节点之间信号的强弱会发生变化，使载波信号传输不可靠，实时通信率不高。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法，其目的是解决电力线载波通信中载波信号过强或过弱时，导致电力线上的载波通信不可靠，信号的实时通信率不高的问题。
一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法，包括前端低噪声放大器，有源带通滤波，可编程增益放大器，模数转换单元和自动增益控制单元；输入载波信号经过前端低噪声放大器先对输入的信号进行低噪声放大，带通滤波后，获得信噪比较高的载波信号；再通过可编程放大器对载波信号进行放大，可编程增益放大器初始增益值设置为预置参考范围的最大值，对输入的载波信号进行放大后，再进行模数转化，对转化后的载波信号进行采样，并将获取采样信号进行中值滤波，获取载波信号平均强度；根据载波信号平均强度与预置参考值的差来调整可编程增益放大器增益的大小。
根据载波信号的平均强度与预置参考值的差来调整可编程增益的大小，具体调整方式如下：
设TH为预置参考的最大值，TL为预置参考的最小值，A、B、C、D为介于TH和TL之间的值，TH、A、B、C、D、TL参考值的选择要到实际应用环境中，通过软件设置。其大小顺序为TH>A>B>C>D>TL。
当计算的载波信号强度R>TH时。可编程增益放大器的增益设置为Av1。
当计算的载波信号强度TH>R>A时。可编程增益放大器的增益设置为Av2。
当计算的载波信号强度A>R>B时。可编程增益放大器的增益设置为Av3。
当计算的载波信号强度B>R>C时。可编程增益放大器的增益设置为Av4。
当计算的载波信号强度C>R>D时。可编程增益放大器的增益设置为Av5。
当计算的载波信号强度D>R>TL时。可编程增益放大器的增益设置为Av6。
当计算的载波信号强度R<TL时。可编程增益放大器的增益设置为Av7。
载波信号经过中值滤波后，计算获取的信号平均强度R是实时变化的，根据平均值与预置的参考值范围的差值计算调整模拟前端可编程增益放大器增益，使输入信号变化较大的情况下，输出的信号的幅度保持恒定或在特定的工作范围内变化。载波信号通过自动增益控制技术，经模数转化后输出信号具有更好的线性度。
通过自动增益控制单元，能够使可编程放大器的增益随着载波信号的强弱而自动调整，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。使得在实际应用中接收的载波信号不出现饱和或过小。保证输入的载波信号具有足够动态范围，这时输出电压幅度的变化应当在允许的范围之内，能够提高载波的接收灵敏度，使载波信号能够在外界温度，电力线衰减，电力线中噪声干扰的情况下正常的工作。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为自动增益控制***框图。
图2为自动增益处理单元的流程图。
图3为电力载波通信网络结构图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
实施例1：一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法，
如图1为自动增益控制***框图，包括：前端低噪声放大器1，有源带通滤波器2，可编程增益放大器3，模数转化单元4，自动增益处理单元5。当载波信号输入给前端低噪声放大器1的-极输入端后，前端低噪声放大器1先对输入的载波信号进行低噪声放大，前端低噪声放大器1连接有源带通滤波器2,有源带通滤波器2将信噪比较高的载波信号传送给可编程增益放大器3，可编程增益放大器3初始状态的增益值设置为预置参考范围的最大值，可编程增益放大器3将信号连接模数转化单元4、自动增益处理单元5后反馈连接可编程增益放大器3，前端低噪声放大器1和可编程增益放大器3的+极输入端为参考点。
如图2所示，输入的载波信号进行低噪声放大带通滤波和模数转化单元后，自动增益控制单元对模数转化后的信号进行采样，并将采样的信号进行中值滤波，计算采样的载波信号的平均强度R，信号的平均强度R是根据中值滤波后的对信号进行实时采样实时计算的。
根据载波信号的平均强度与预置参考值的差来调整可编程增益的大小，具体调整方式如下：
设TH为预置参考的最大值，TL为预置参考的最小值，A、B、C、D为介于TH和TL之间的值，TH、A、B、C、D、TL参考值的选择要到实际应用环境中，通过软件设置，其大小顺序为TH>A>B>C>D>TL。
当计算的载波信号强度R>TH时。可编程增益放大器的增益设置为Av1。
当计算的载波信号强度TH>R>A时。可编程增益放大器的增益设置为Av2。
当计算的载波信号强度A>R>B时。可编程增益放大器的增益设置为Av3。
当计算的载波信号强度B>R>C时。可编程增益放大器的增益设置为Av4。
当计算的载波信号强度C>R>D时。可编程增益放大器的增益设置为Av5。
当计算的载波信号强度D>R>TL时。可编程增益放大器的增益设置为Av6。
当计算的载波信号强度R<TL时。可编程增益放大器的增益设置为Av7。
如图3所示为电力载波通信网络结构图，其中包括主节点和从节点，为了简化，图3中的A为主节点，B、C、D、E、F、G、H、I、J为从节点，主节点A为该通信网络的固定站，从节点分散遍及该网络。主节点与从节点进行网络连接时，如图3所示，当主节点A和从节点C的距离较远时，主节点A向从节点C发送载波信号，由于电力线通信节点的距离越远，负载越多，载波信号传输时衰减越大，C节点接收到的信号比较弱，自动控制增益单元检测到信号强度小于预置参考值的最小值时，会增大可编程增益放大器的增益，增加模拟前端的载波信号的强度。提高模数转化的效率。当主节点和从节点距离较近时，如图3中主节点A和从节点D所示。载波信号在电力线中的衰减较小且受电力线的影响较小，从节点接收到的载波信号较强，自动增益控制单元检测到信号强度大于预置参考值的最大值时，自动增益控制单元将减小可编程增益放大器的增益，减小模拟前端的载波信号的强度。当主节点和从节点的距离适中且受衰减和干扰的影响也较小时，如图3中主节点A和从节点B所示。从节点B接收到的载波信号，经自动控制单元的检测的平均强度在预置的参考范围内，则结束自动增益控制单元，信号进行下一级的处理。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文公开描述的***框图、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的这一可互换性，各种说明性组件、框、电路和步骤在上面是以其功能集的形式作一般化描述的。此类功能集是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和强加于整体***的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能集，但此类实现决策不应被解释为致使脱离本公开的范围。

Claims (1)

1.一种电力载波通信网络中的自动增益控制方法，其特征在于包括前端低噪声放大器，有源带通滤波，可编程增益放大器，模数转换单元和自动增益控制单元；输入载波信号经过前端低噪声放大器先对输入的信号进行低噪声放大，带通滤波后，获得信噪比较高的载波信号；再通过可编程增益放大器对载波信号进行放大，可编程增益放大器初始增益值设置为预置参考范围的最大值，对输入的载波信号进行放大后，再进行模数转化，对转化后的载波信号进行采样，并将获取采样信号进行中值滤波，获取载波信号平均强度；根据载波信号平均强度与预置参考值的差来调整可编程增益放大器增益的大小；对模数转化后的数字信号进行采样，中值滤波，计算采样信号的平均强度，将计算电力线载波采样信号平均强度与预置的参考值范围进行比较，若自动增益控制单元计算的载波信号的平均强度不在预置参考值范围内，则调整可编程增益放大器的增益；若自动增益控制单元计算的载波信号平均强度在预置参考范围内，则自动结束增益调节；预置的参考值范围是根据应用实际环境，由应用软件动态设置确定；
根据载波信号的平均强度与预置参考值的差来调整可编程增益的大小，具体调整方式如下：
设TH为预置参考的最大值，TL为预置参考的最小值，A、B、C、D为介于TH和TL之间的值，TH、A、B、C、D、TL参考值的选择要到实际应用环境中，通过软件设置；其大小顺序为TH>A>B>C>D>TL；
当计算的载波信号强度R>TH时；可编程增益放大器的增益设置为Av1；
当计算的载波信号强度TH>R>A时；可编程增益放大器的增益设置为Av2；
当计算的载波信号强度A>R>B时；可编程增益放大器的增益设置为Av3；
当计算的载波信号强度B>R>C时；可编程增益放大器的增益设置为Av4；
当计算的载波信号强度C>R>D时；可编程增益放大器的增益设置为Av5；
当计算的载波信号强度D>R>TL时；可编程增益放大器的增益设置为Av6；
当计算的载波信号强度R<TL时；可编程增益放大器的增益设置为Av7。
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